以提升畢業設計為驅動的井下作業與工具課程教學探索

石昌帥 祝效華 劉偉吉 蔣發光

[摘 要] 本文對井下作業與工具課程傳統教學方式不足進行了分析，提出了可視化教學探索、反客為主教學探索、教學內容探索、考核方式轉變的教學思路和方法，力求在達到教學目的的同時，培養學生查閱資料，熟悉設計思路的能力，為畢業設計的開展提前進行鋪墊。旨在提升學生的綜合知識運用能力，達到培養一批將碎片化知識整合、理論與實際相結合的高素質應用型人才的目的。

[關鍵詞] 井下作業與工具;教學探索;畢業設計;綜合運用

[作者簡介] 石昌帥（1984—），男，江蘇徐州人，博士，副教授，研究方向為鉆完井工具及力學;祝效華（1978—），男，山東菏澤人，博士，西南石油大學教授，研究方向為鉆柱動力學和鉆井提速及巖石破碎學;劉偉吉（1989—），男，四川簡陽人，博士，西南石油大學講師，研究方向為油氣井鉆井提速。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）43-0177-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-25

一、引言

鉆完井井下作業與工具是石油工程中油氣田開發、石油機械方向的一門主干專業課，系統地講述多種常用井下工具的用途、結構、工作原理及存在問題，還涉及常用生產管柱的結構用途等及常規作業的施工步驟[1]。該課程涉及多種井下工具的結構、功能、原理，主要包含有常用鉆井工具、完井工具、和固井工具等井下鉆完井工具[2]。課程的教學目的是培養學生扎實的理論基礎，使學生掌握常用的各種工具及生產管柱等的作用及原理，同時培養學生較強的實際操作技能，最終培養一批高素質應用型人才[3]。

但是在高校實際人才培養過程中發現，該課程目前的教學目的并未很好的體現。對于井下作業與工具課程的學生來說，該課程屬于主干專業課，涉及機械設計、機械原理、機械制圖、材料力學、工程力學、流體力學等基礎專業課程，其重要性不僅僅在于理論知識的教授，還在于對所涵蓋知識的一次綜合性檢測[4]。因此如何利用本門課程提高學生理論掌握和實際操作水平等綜合能力、以及提高教學知識吸收率就尤為重要。

目前井下作業與工具課程的教學不足導致在一定程度上并未達到對學生能力的提升和培養高素質應用型人才的目的。在歷年的本科畢業設計過程中，各畢業年級均有較多學生存在不知如何開展研究以及設計步驟的問題，導致畢業論文進度嚴重滯后，更甚者延期答辯或推遲畢業。一方面，由于畢業設計是對所學知識的綜合性檢測，而在平時學習的都是碎片化知識，未很好的融會貫通;另一方面，在教學過程也并未涉及或很少涉及類似于畢業設計的綜合知識運用。因此對井下工藝與工具課程進行教學探索，力求在現有基礎上改變教學模式和優化教學內容，使得學生在學習課程后能夠得到綜合訓練和提升，從而培養學生對設計思路、設計步驟的深層次理解，為以后的畢業設計打下堅實的基礎，提升學生綜合運用能力工作素養。

二、井下作業與工具課程設計的不足與分析

該課程總學時為40學時，課程涉及數十種工具和大量工藝理論知識，主要以教師教授、學生被動接受為主，這樣的課程設計就極易導致走馬觀花式學習，進而學習效果不佳，無法達到課程培養目的。結合教學效果分析，該課程目前存在以下幾類問題：

1.結構抽象，認知不足。雖然該課程的學生在學習本門課程時，已經接觸一部分機械結構并且也學習了主要相關理論知識，但是由于學生理解能力和教學效果的影響，學生對該課程提及的工具結構僅有抽象的認識，對其中的關鍵結構認識不足。

2.被動接受，理解不足。該課程主要是任課教師通過PPT、視頻等方式在課堂內教學，學生在課堂內學習理論知識、了解結構，雖然教師對每種工具、工藝進行了系統化的講解，但學生在現實中未接觸具體實例導致未能充分理解，并且不能將其相同之處聯系對比學習。因而極易造成知識的碎片化，對知識的理解程度不深刻，對理論知識的應用更是不知所措。

3.紙化考試，實操不足。本課考核主要分為平時成績和期末成績，平時成績主要是考勤和課堂提問，期末主要是通過閉卷考試。在實際課程閱卷時發現，學生掌握情況較好，基本都能取得較好的卷面成績，但是大部分都是通過背誦書上已有知識并未深刻理解知識點，造成了高分假象，實際并未達到教學目的。該課程的考核方式限制了學生的發展，使得學生忽略對工具的設計思路、設計步驟，工藝流程、工藝方法設計的關注，脫離了實際，造成學生出現了學習效果好的假象。因而，有必要對井下作業與工具課程的教學進行改革和探索，最大化提升教學效果，培養學生的綜合能力。

三、井下作業與工具教學設計的改革探索

1.可視化教學探索

教師在原有的教學基礎上，對教材進行深入分析，針對結構新穎，功能完備的井下工具進行原理、結構的深入講解，在學生對其進行充分理解的基礎上，利用學校仿真平臺資源對工具進行三維建模，更直觀的展現于學生。利用三維可視化的工具進行教學，可以達到不同的效果，一方面可以利用學生對新生事物的好奇心，提高學生的積極性，提升教學質量和效果;另一方面，可視化的教學可以加深學生的印象，可以極大的避免因學生個體化差異導致教學效果不足的現象。

2.反客為主教學探索

為彌補學生被動接受、學習知識的不足和進一步提升學生的學習主動性和動手能力，創新設計思路，進行反客為主的教學探索，旨在讓學生成為課堂的主人，形成良好的教師與學生的“教-學”循環。具體為：可對學生進行5-6人編組，按照文獻調研，結構設計、強度校核、仿真分析，撰寫報告，匯報等具體工作進行內部任務編排，落實責任人。教師選取結構適宜的工具制定任務書，學生按照分組進行設計并匯報，讓每位學生都深入到井下工具設計具體步驟，了解工具的設計流程及步驟。通過這樣的模式，將涵蓋的基礎知識融會貫通，利用分組任務模式，對所學知識進行應用和檢測。一方面可以彌補學生因被動接受知識導致對知識內涵理解不充分的現象，另一方面可以提高學生學習的主動性，培養學生創新能力。

3.教學內容探索

任課教師應當提升自身知識儲備，實時了解國內外相關知識，不斷更新知識庫。在目前的教學過程中，教材的內容是滯后于現實發展的，應當在教學過程中篩選重點傳統知識教授的同時，適量穿插國內外先進的、與時俱進的新工具和新工藝，將傳統優秀知識與新時代、新思想、新結構相結合。任課教師應當跳出教材的限制，發散教學思維，盡最大可能將有限的知識教給無限的學生。教學內容的改革旨在豐富課堂教學內容，提升學生的創新能力，形成傳統知識與新思想、理論知識與實際生產、教師與學生寓教于學、課程教學與畢業論文“四位一體”的教學模式。任課教師應端正教學態度，適當擯棄傳統思維，在保證理論知識教授的同時還應重視對學生創新能力、實際操作、思維水平等能力的培養。

4.考核方式轉變的探索

原有考核方式主要分為平時成績和期末成績兩部分組成，其中平時成績約占20%，期末成績占80%。筆者認為，可以將課程考核方式多元化，在原有基礎上增加任務設計的部分，學生成績變為平時成績（20%）+期末考試成績（60%）+任務設計成績（20%），該考核方式既兼顧了傳統的考試，又在不忽略理論知識考核的基礎上，同時加深了學生對工具結構，施工工藝的理解。

四、結語

鉆完井井下作業與工具課程是一門核心專業課，其重要性不言而喻。為培養適應現代社會發展和適應油氣開采、石油化工、機械工業、輕工等行業需求的創新型復合專業人才，教師應當在提升自我知識儲備和提高自我思想認識的前提下，結合特色實踐教學和創新能力培養的方法，轉變教學思維，將培養學生能力的目標放在首位。高校教師應當以培養具備創新能力、新思維、新的能源領域復合型人才為首要目標，為新時代中國發展做好輸送人才的充分準備，為新時代建設提供強有力的保障。

參考文獻

[1]王福平，姚新偉，張國芳，等.井下作業與工具課程教學改革研究[J].教改論壇，2017（9）：220

[2]呂瑞典.油氣開采井下作業及工具[M].北京：石油工業出版社，2013.

[3]焦國盈，裴平汀，王建華，等.論完井與井下作業課程教學改革[J].重慶科技學報.2010（12）：14.

[4]魏金梅.關于在機械專業課教學中培養學生創新能力的行動研究報告[J].中國校外教育，2011（13）：140.